红外对射报警器报告书

摘要

光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域。本次设计采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强，使电路容易实现、检查，工作稳定。这次设计主要用了555定时器与LM393比较器设计制作红外报警器，当无人进入红外光线探测范围时，报警器不发出报警信号，当有人进入红外光线探测范围时，报警器报警，且有效防盗距离在2m以上。根据要求，红外报警器主要由三部分组成，即红外发射电路、红外接收电路和报警电路。

关键字：红外报警器、555定时器、LM393

English：

Photoelectric smoke alarm has been widely applied to industry production, automation instrument of workers and peasants, medical electronic equipment, etc. This design USES the modular design thought, make a design become simple, convenience, flexibility is strong, make the circuit easy to implement, check, work stability. This design mainly use the 555 timer and the LM393 comparator design infrared alarm, when no one into the detection range of infrared light, alarm signal alarm, not when someone enters the detection range of infrared light, alarm, and effective security distance above 2 m. According to the requirements, the infrared alarm system mainly consists of three parts, namely, infrared emission circuit, infrared receiving circuit and alarm circuit.

Key words: infrared alarm, 555 timer, LM393

目录

一、设计内容及要求 (4)

二、系统设计方案 (4)

三、系统组成及工作原理 (4)

四、作品调试 (7)

五、器件清单............................................... . (7)

六、心得体会................................................................................ (7)

七、参考文献 (8)

八、附录 ...................................................................... (9)

一、设计目的及要求：

用红外发光二极管制作简单的红外光发射系统，用光敏传感器、滤波器及放大器组成接收电路，在发射和接收系统之间有红外光束警戒线，光警戒线被阻时，接收系统发出报警信号。本次设计出的作品要求警戒距离在1m以上，具有一定的实用价值。通过实践，使学生学习和巩固光电传感器的基本原理和运用电路等知识。

二、设计方案：

方案一、由红外发射二极管和接收管二极管组成一条光警戒线。当无人闯入时，电路保持无提示状态。当有人闯入，阻断了警戒线时，在电压比较器LM393的作用下，电路输出高电平，使后面的报警电路响应，发出报警信号。

方案二、有红外发射接收管组成反射电路。当无人时，由发射管发出的特定频率红外线不会遭到有效的反射，接收管不做任何响应。当有人时，红外线被反射回来，由接收管感应，并经过放大、滤波、整形等一系列处理后，促使报警模块发出报警信号。

方案选择：①方案二相比于方案一，电路较为复杂，无论是焊接，还是检查电路，都会出现不少不可预测的问题。

②方案二由于发射接收是出于同一端，所以安装步骤相对比较方便，但是由于经人体反射回来的红外线比较弱，有效防盗距离就明显比较短。

③方案一结构简单，容易调试，防盗距离远，能满足报警器所追求的简单、实用特点。

综上所述，本次设计采用方案一。

三、系统组成及工作原理：

1、总电路图：

工作原理：

①无人经过时，红外接收二极管感应到光接收管发出红外线并导通，

使比较器LM393的正输入端接入低电平。此时LM393输出低电平，不驱动报警

响应电路。

②有人经过时，警戒线被阻隔，光接收管接收不到信号，不导通，比较器LM393的正输入端接入高电平，输出高电平。此时555定时器响应，发出报警信号。

2、电路各模块：

①红外发射模块：为了使发射管发出足够强的红外光，

电阻=（5-1.4）/20mA=180Ω

②红外接收模块：

LM393：是双电压比较器集成电路。

该器件的特点如下：

工作温度范围:0°C -- +70°C，工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，

单电源：2～36V，双电源：±1～±18V；

消耗电流小，ICC=0.8mA；

LM393逻辑关系：

③报警模块：

555定时器：是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA 。 555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。该报警电路属于由555定时器和外接定时元件R 、C 构成的单稳态触发器。

555定时器的功能表： 清零端

高触发端

低触发端

Q 放电管T 功能 0 × × 0 导通 直接清零 1

1

x

保持上一状态

保持上一状态

正输入

负输入

输 出 正>负 1 正<负

1 1 0 1 截止 置1 1 0 0 1 截止 置1 1

1

1

导通

清零

四、作品调试：

①由于滑动变阻器500k Ω会影响报警信号的持续时间，所以为了避免调试是误以为LED 长时间发亮是电路出错的结果，首先应该对变阻器500k Ω进行调节，使其电阻较小，产生比较短的响应时间，便于观察调试。 ②滑动变阻器100k Ω可以调节接收电路的敏感度。在接通接收模块电路后，对滑动变阻器100k Ω进行调节使得LM393的管脚2的电压略高于管脚3的电压（此时发射模块正常工作），红外感应电路的感应能力就可以得到增强。 ③接通电源后，发射管先对接收管进行近距离发射红外线，确定没问题后，逐步拉远距离。直到接收端难以感应到红外线，LED 不在响应为止。经过最后调试，距离可达2.5m 。

五、器件清单：

六、心得体会：

这次课程设计体会挺多的，大致有以下四个：

1、这次设计一共焊了两种电路。之所以会这样，原因在于我们在电路选择上出了错。过于追求难度，忽略了实际应该有的简单方便。复杂的电路、不过关的焊接技术、以及对电路的认识不足等原因使得第一个电路板以失败告终！今后电路选择，我想我会选择简单实用的类型。如果不简单实用，再好的电路也不会具有多大的价值。

2、第一块板的失败另外一个原因就是焊接电路的注意事项没有做好。经过其他的同学的指点，我才回想起‘寄生电容’这个词。由于我们用了太多导线来连接掉路，而且都是交叉连接的，这使得寄生电容相当大，对电路产生了有明显

名称

型号

数量 比较器 LM393 1个 定时器 NE555 1个 三极管 3DG6 1个 红外发射管 1个 红外接收管 1个 变阻器 100k Ω 1个 150k Ω 1个 LED （绿） 1个 电阻 6个 电容

2个

的影响。其实究根结底还是电路的器件排布问题。如果器件排布合理，就可以大大减小寄生电容，提高作品的质量。

3、在以前，我拿到一块有问题的电路板时，我往往会不知所措。不过，这次显现有所好转。这次遇到问题，我试着通过网上查资料，看看别人有没有相似的情况，或者配合电路表一个一个模块的去缩小问题的所在范围，从最原始的的地方入手，仔细分析原因。如果真的不懂了，我才会选择寻找其他人的帮助。

4、最后一个比较大的感触就是团队的重要性。现在的社会里，随着事情的复杂性增加，一个人要做好一件稍微大一点的事情真的很难。几乎每时每刻我们都在与别人合作着！这次设计，我发现其它人想到了很多我没想到的事情，给我了很多启发。我想组建一个团队真的太重要了！每个人都有自己的局限性，在团队中，我们会有‘哦，原来这个我们还没考虑到’这样的感悟。今后，我希望能融入一个好的团队中，去努力，去奋斗！

总的来说，觉得每一次课程设计都会有收获，无论是意识，还是知识，还是技能，都在提高中。不过，我希望能再多学一点，将来能运用到实际中去，实现我的理想。

七、参考文献：

[1] 吴建平.《传感器原理及运用》[M] . 北京：机械工业出版社，2009.

[2] 童诗白华成英．《模拟电子技术基础》．[M] . 北京：高等教育出版社，2006.

[3] 宋家友张友汉.《新编电子线路设计》．[M] .福建：福建科学技术出版社，2007.

八、附录

作品正面图：

作品背面图：